В Великобритании испытан электронный ускоритель нового типа
В Лаборатории Дарсбери (Daresbury Laboratory) в английском графстве Чешир был успешно проведен первый запуск ускорителя нового типа — линейного ускорителя с переработкой энергии (Energy recovery linac). Установка была создана в рамках проекта ALICE (Accelerators and Lasers In Combined Experiments) при поддержке Британского научно-технического совета — Science and Technology Facilities Council.
Обычно линейные ускорители работают по следующей схеме. В установку впрыскиваются частицы, затем на прямом участке они разгоняются до нужной энергии и используются в том или ином эксперименте. В отличие от кольцевых ускорителей, где пучок долго крутится в накопителе и на каждом круге участвует в эксперименте, на линейных ускорителях разогнанные частицы используются лишь однократно и тут же сбрасываются на поглотитель. В результате в эксперименте непосредственно участвует лишь очень маленькая доля частиц из каждого сгустка. Подавляющее большинство частиц просто пролетает мимо, но на их разгон тоже тратится энергия. Это делает эксперименты на линейных ускорителях очень энергозатратными, по крайней мере в расчете на получаемые результаты.
Кардинальное отличие нового ускорителя состоит в том, что в нём энергия использованного пучка электронов частично возвращается в ускоритель и используется для ускорения следующей порции электронов (см. рисунок). Электроны в этой установке после разгона на линейном участке делают один круг в вакуумной трубе, порождая синхротронное излучение, затем возвращаются на вход линейного ускорителя и летят вместе с новой, только что впрыснутой порцией электронов. Эти два пучка расположены относительно друг друга так, что «старый» пучок разгоняет новый, а сам при этом замедляется. На выходе из линейного участка разогнанный новый пучок уходит на свой круг, а старый пучок, потеряв большую часть своей энергии, сбрасывается. Таким образом, при той же эффективности работы энергопотребление снижается в разы, а то и на порядки.
Испытанный ускоритель является лишь небольшим экспериментальным прототипом. В нём электроны ускоряются всего до 11 МэВ, и при этом конвертируется значительная часть энергии использованного пучка. Сколько именно, пока не сообщается, поскольку целью группы была демонстрация работоспособности этой концепции ускорения. В планах группы — повысить энергию до 35 МэВ и достичь 99,9-процентной эффективности передачи энергии, что увеличит КПД установки в 1000 раз по сравнению с ускорителем без утилизации энергии. Такого типа низкоэнергетические электронные ускорители предназначены не для экспериментов с элементарными частицами, а для получения мощного настраиваемого когерентного излучения в различных диапазонах — от терагерцевых волн и до рентгеновских лучей. Как только эта технология будет отработана, можно будет браться за создание мощных и низкозатратных установок для конкретных исследовательских или промышленных задач.
Подробности см. в пресс-релизе и в заметке из блога Symmetry Breaking.
Последние новости
